電力系統(tǒng)繼電保護-緒論

緒論第一章電力系統(tǒng)繼電保護電力系統(tǒng)繼電保護是電氣工程領(lǐng)域主要的專業(yè)方向之一，是電力系統(tǒng)安全運行的保障，它在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位。它是電氣工程專業(yè)的主干課之一，對培養(yǎng)同學(xué)們分析和解決電力工程問題的能力具有重要意義。電力系統(tǒng)為什么需要繼電保護？電力系統(tǒng)運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)各種形式短路：最危險和最常見的故障很大短路電流和電弧，使故障元件損壞；短路電流引起非故障元件損壞或縮短壽命；部分地區(qū)電壓降低，影響用戶；破壞系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，嚴重時造成系統(tǒng)瓦解。不正常運行狀態(tài)：電氣元件正常工作遭破壞，但沒有故障過負荷（最常見的不正常運行狀態(tài)）、頻率降低、過電壓、系統(tǒng)振蕩等。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。如何應(yīng)對電力系統(tǒng)故障？采取各項積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性：設(shè)備制造、工程設(shè)計等方面：絕緣配合、避雷線等設(shè)備使用上：加強對設(shè)備的維護和檢修可以減少發(fā)生幾率，但不可能完全避免經(jīng)濟效益上的考慮（工程的角度）采取各種措施減輕故障發(fā)生所帶來的危害可以利用限流電抗器、消弧線圈等裝置最有效的方法之一：迅速而有選擇性地切除（隔離）故障元件。如何實現(xiàn)故障的快速切除（隔離）？繼電保護裝置能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或者不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護的基本任務(wù)反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。主要內(nèi)容1.1電力系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)1.2繼電保護的基本原理及其組成1.3對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求1.4繼電保護發(fā)展簡史1.5繼電保護工作的特點背景：

電力系統(tǒng)是發(fā)電、輸電、配電、用電組成的一個實時的、復(fù)雜的聯(lián)合系統(tǒng)。

電力生產(chǎn)的特點：

電能無法大容量存儲，電能的生產(chǎn)與消耗幾乎是時刻保持平衡。

因此，不能中斷——>可靠性要求極高！

電力系統(tǒng)概況特點：（1）電能不能大量存貯；（2）電磁過程快速；（3）與國民經(jīng)濟和人民的日常生活等密切相關(guān)。發(fā)電輸變電配電用電電力系統(tǒng)概況設(shè)備分類：一次設(shè)備、二次設(shè)備。發(fā)電輸變電配電用電電力系統(tǒng)一次設(shè)備：

發(fā)電機、變壓器、母線、輸電線路、電動機、電抗器、電容器等組成的電能傳輸設(shè)備（屬于高壓設(shè)備）。電力系統(tǒng)二次設(shè)備：

對一次設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、測量、控制與保護的設(shè)備（從TA、TV獲得成正比的“小信號”

）。根據(jù)不同的運行條件，可以將電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分為：正常工作狀態(tài)、不正常工作狀態(tài)、故障狀態(tài)。正常工作狀態(tài)：

等約束和不等約束條件都滿足，電力系統(tǒng)在規(guī)定的限度內(nèi)可以長期安全穩(wěn)定運行。最關(guān)鍵的指標：Ue±10%,△f≤±0.2Hz，潮流限制1.1.1正常工作狀態(tài)電力系統(tǒng)正常運行的約束條件

電力系統(tǒng)的運行條件一般可用3組方程式描述，一組微分方程式用來描述系統(tǒng)元件及其控制的動態(tài)規(guī)律，兩組代數(shù)方程式則分別構(gòu)成電力系統(tǒng)正常運行的等式和不等式約束條件。1.1.1正常工作狀態(tài)雙繞組單相變壓器

微分方程式約束條件：1.1.1正常工作狀態(tài)等式約束條件：發(fā)電機或其他電源設(shè)備發(fā)出的有功和無功功率

P表示有功功率，Q表示無功功率；下標G表示發(fā)電機，下標L表示負荷，下標S表示損耗；等式約束條件：負荷使用的有功功率和無功功率1.1.1正常工作狀態(tài)電力系統(tǒng)中各種有功功率和無功功率損耗1.1.1正常工作狀態(tài)等式約束條件：有功平衡無功平衡用電設(shè)備的功率及其上限;母線電壓及其上、下限；線路電流及其上限；系統(tǒng)頻率及其上、下限；1.1.1正常工作狀態(tài)不等式約束條件：不正常工作狀態(tài)：正常運行條件受到破壞，但還未發(fā)生故障。等約束條件滿足，部分不等約束條件不滿足。例如：負荷潮流越限；發(fā)電機突然甩負荷引起頻率升高；系統(tǒng)無功缺損導(dǎo)致頻率降低；非接地相電壓升高；電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等等。1.1.2不正常工作狀態(tài)及其危害1.1.2不正常工作狀態(tài)及其危害

所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常運行狀態(tài)。常見的不正常狀態(tài)及其危害：過負荷：因負荷超過電氣設(shè)備的額定值造成的電流增大；危害：造成載流導(dǎo)體的熔斷或加速絕緣材料的老化和損壞從而導(dǎo)致故障。常見的不正常狀態(tài)及其危害：頻率降低：由于系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額而引起的；危害：1）影響產(chǎn)品質(zhì)量；

2）降到47Hz～48Hz以下會引起頻率崩潰；

3）使電壓下降可能引發(fā)電壓崩潰。

所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常運行狀態(tài)。1.1.2不正常工作狀態(tài)及其危害常見的不正常狀態(tài)及其危害：過電壓：發(fā)電機突然甩負荷而產(chǎn)生；危害：造成絕緣擊穿導(dǎo)致短路。

所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常運行狀態(tài)。

1.1.2不正常工作狀態(tài)及其危害常見的不正常狀態(tài)及其危害：系統(tǒng)振蕩：因系統(tǒng)受到擾動而失去功率平衡。危害：系統(tǒng)振蕩時，電流和電壓周期性擺動，嚴重影響系統(tǒng)的正常運行。

所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的工作狀態(tài)稱為不正常運行狀態(tài)。1.1.2不正常工作狀態(tài)及其危害

正常狀態(tài)和大部分的不正常狀態(tài)可以由以下措施予以調(diào)節(jié)和控制：

1）有功、無功潮流和電壓、頻率的調(diào)整

——調(diào)整發(fā)電機出力、變壓器分接頭、負荷等；

2）自動化裝置

——備用電源自動投入（備自投）、自動準同期裝置、自動按低頻減載（低壓減載）、自動解列、過電壓檢測等。1.1.2不正常工作狀態(tài)及其危害

電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障是不可避免的，如雷擊、臺風(fēng)、地震、絕緣老化，人為因素等引起。伴隨著短路

——>出現(xiàn)電流增大、電壓降低

——>從而導(dǎo)致設(shè)備損壞、絕緣破壞、斷電和穩(wěn)定破壞，甚至使整個電力系統(tǒng)癱瘓等。1.1.3故障狀態(tài)及其危害短路的危害：（1）短路電流大，燃弧，易使元件損壞；（2）電壓降低，電力用戶正常的生產(chǎn)、生活受到影響；（3）破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至系統(tǒng)崩潰。

——>大停電1.1.3故障狀態(tài)及其危害2008年220kV電網(wǎng)輸電線路故障統(tǒng)計表故障類型三相短路兩相短路兩相接地短路單相接地短路其他故障次數(shù)2010838219645百分數(shù)0.83%4.49%1.58%91.23%1.86%1.1.3故障狀態(tài)及其危害

高壓電網(wǎng)中，單相接地短路次數(shù)占總短路次數(shù)的85％以上。有時，為了明確具體的故障相別，采用帶下標的符號：1.1.3故障狀態(tài)及其危害三相短路K(3)兩相短路K(2)兩相接地短路K(1,1)單相接地短路K(1)電機、變壓器繞組的匝間短路其他短路相間短路接地短路短路故障的形式1.1.3故障狀態(tài)及其危害1.1.3故障狀態(tài)及其危害常見的四種短路類型縱向不對稱故障最常見且最危險的是各種類型的短路

復(fù)雜故障：在電力系統(tǒng)的不同地點（兩處或兩處以上）同時發(fā)生不對稱故障的情況

正常狀態(tài)短路狀態(tài)正常運行線路流過負荷電流母線電壓接近額定

感受阻抗差異界線短路故障線路流過短路電流母線電壓降低感受阻抗短路的后果數(shù)值很大的短路電流通過短路點將燃起電弧，使故障設(shè)備燒壞甚至燒毀；短路電流通過故障設(shè)備和非故障設(shè)備時，產(chǎn)生熱和電動力的作用，致使其絕緣遭到損壞或使設(shè)備縮短使用壽命；電力系統(tǒng)中大部分地區(qū)的電壓下降，使大量電能用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品；破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，而使事故擴大，甚至造成整個電力系統(tǒng)瓦解。事故

系統(tǒng)或其中的一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人員傷亡和電氣設(shè)備的損壞。一旦故障發(fā)生，要求在十分之幾甚至百分之幾秒內(nèi)切除故障設(shè)備。運行人員繼電保護裝置2006年國外停電事故國家發(fā)生時間事故后果俄羅斯部分地區(qū)2006.10.28圣彼得堡部分地區(qū)交通和電力供應(yīng)中斷，近百萬居民遭受斷水之苦，核電站被迫停止運轉(zhuǎn)。美國東北地區(qū)2006.10.28肆虐的狂風(fēng)將很多社區(qū)的樹木和電線桿連根拔起，造成美國東北部成千上萬的居民生活斷電。加拿大部分省2006.10.28每小時100千米的狂風(fēng)過后，兩省出現(xiàn)大面積停電，波及多倫多、蒙特利爾和魁北克城等大中城市，共有約8萬人受災(zāi)。歐洲電網(wǎng)2006.11.4法國和德國人口最密集的地區(qū)以及比利時、意大利、西班牙、奧地利的部分地區(qū)發(fā)生停電，其中包括法國首都巴黎部分地區(qū)。大多數(shù)地區(qū)在半小時內(nèi)恢復(fù)供電，最嚴重的地區(qū)停電達1個半小時。美國紐約2006.7.17天氣過熱，造成地下輸電線路損傷。紐約市在賴克斯島的監(jiān)獄群不得不啟用自備發(fā)電機，受此次停電事故影響的用戶人數(shù)可能高達10萬人。某些地區(qū)停電時間長達一周。國外03年發(fā)生的大停電事故－特大停電事故是現(xiàn)代社會的災(zāi)難國家發(fā)生時間事故名稱事故后果美國2003.8.14北美東部網(wǎng)損失負荷61.8GW，停電8州1省5000萬人，停電面積24000平方公里，最長停電29小時，損失300億美元。瑞典丹麥2003.9.23瑞典－丹麥停電1800MW，影響500萬人用電，停6.5小時意大利2003.9.28意大利6,400MW的功率缺額，最后導(dǎo)致頻率崩潰，停電19小時。英國2003.8.28倫敦地鐵停電724MW，影響41萬用戶，50萬乘客被困，停電37分鐘～1小時馬來西亞2003.9.1馬來西亞馬來西亞北方5個州發(fā)生大停電事故，停電持續(xù)約4個小時。美國發(fā)生的其它大停電事故－預(yù)防特大停電事故是對現(xiàn)代科

學(xué)技術(shù)的挑戰(zhàn)事故名稱時間事故后果美國東北部大停電1965.11.9最長停電時間達13h，影響居民3000萬人，直接經(jīng)濟損失達1億美元。紐約大停電事故1977.7.13停電時間達25h，停電引起貧民區(qū)縱火與搶劫，華爾街計算機停電，損失價值超過百萬人小時。美國西部網(wǎng)大停電1994.12.14系統(tǒng)解列成東西南北四個大島，事故影響到14個州200萬人的用電。美國西部網(wǎng)大停電1996.7.2系統(tǒng)解列成五個孤島，事故影響14個州200萬用戶美國西部網(wǎng)大停電1996.8.10系統(tǒng)解列成四個孤島，事故影響9個州750萬用戶AnExample:August14,2003BlackoutintheUnitedStatesandCanadaAnExample:August14,2003BlackoutintheUnitedStatesandCanada地點：海南時間：2005.9.26原因：臺風(fēng)“達維”我國保障電網(wǎng)安全運行的

“三道防線”

第一道防線：高速、準確地切除故障元件的繼電保護和反應(yīng)被保護設(shè)備運行異常的保護被我國超高壓電網(wǎng)普遍采用的裝備利用被保護元件兩端的盡可能簡單的信息；超高壓系統(tǒng)主保護動作速度10－25毫秒；超高壓系統(tǒng)主保護動作正確率99.82%。正在研究、未來可能裝備電網(wǎng)的保護利用被保護元件單端或兩端故障暫態(tài)信息的繼電保護；主保護動作速度2－5毫秒。以盡可能快的速度、在盡可能小的范圍內(nèi)切除故障，減少系統(tǒng)產(chǎn)生的不平衡能量

第二道防線：保障電網(wǎng)安全運行的安全自動裝置自動重合閘裝置：除減少重合于永久故障時系統(tǒng)不平衡能量外，盡量減少網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化，盡快恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)輸電能力；備自投、事故減出力、自動切負荷、抽水改發(fā)電等：快速保持穩(wěn)態(tài)發(fā)輸電能力與用電需求的平衡。過負荷控制：連鎖切機、切負荷，遠方切機、切負荷等。保持穩(wěn)態(tài)輸電能力與輸電需求的平衡。暫態(tài)穩(wěn)定控制：邏輯式連鎖切機、切負荷；利用局部量的穩(wěn)定性預(yù)測與緊急控制裝置；基于離線或在線計算的區(qū)域性穩(wěn)定控制系統(tǒng)；用于保持動態(tài)輸電能力和輸電需求的平衡。第三道防線：失步解列與頻率、電壓控制失步解列：在互聯(lián)電網(wǎng)失去同步后，在預(yù)定的地點解列，以各子網(wǎng)能獨立滿足供電需求。頻率控制：通過低周減載、開啟備用機組等滿足頻率要求，通過高周切機保證頻率穩(wěn)定、機組安全。電壓和無功控制：通過低壓減載和增發(fā)無功維持電壓水平，防止電壓崩潰。爭取各自平衡，盡量減少對用戶的損失，維持各子網(wǎng)的安全，創(chuàng)造并網(wǎng)條件。

電力系統(tǒng)是由各種電氣元件組成的，由于自然環(huán)境、制造質(zhì)量、運行維護水平等多方面的原因，各電氣元件在運行中不可能一直保持正常狀態(tài)。因此就要有專門的技術(shù)來為電力系統(tǒng)建立一個安全保障體系。其中最重要的專門技術(shù)之一就是繼電保護技術(shù)。繼電保護裝置用于實時檢測電力系統(tǒng)各元件的運行狀態(tài)。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障或異常，繼電保護裝置迅速動作實現(xiàn)故障隔離或告警，保證電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。繼電器：繼電保護裝置：電力系統(tǒng)繼電保護：幾個名稱的區(qū)分

單個元件。如：家庭中的電視機、空調(diào)等電源的控制。自動控制中經(jīng)常采用的元件。反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。

泛指繼電保護技術(shù)以及由各種繼電保護裝置構(gòu)成的繼電保護系統(tǒng)，包括繼電保護的原理設(shè)計、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。1.1.4繼電保護的概念及作用繼電保護技術(shù)

包括電力系統(tǒng)故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設(shè)計、繼電保護運行及維護等技術(shù)。一、繼電保護的概念繼電保護技術(shù)+繼電保護裝置1.1.4繼電保護的概念及作用繼電保護裝置

繼電保護裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。一、繼電保護的概念繼電保護技術(shù)+繼電保護裝置二、繼電保護的作用自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。(故障)反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護條件（例如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。（不正常運行）1.1.4繼電保護的概念及作用1.2繼電保護的基本原理構(gòu)成和分類1.2.1基本原理找差別

實現(xiàn)保護

電流增大過電流保護電壓降低低電壓保護電流電壓間的相位角會發(fā)生變化方向保護電流差動保護正常：∑

I=0；短路：∑

I=Id

序分量保護

出現(xiàn)I2、I0會發(fā)生變化阻抗保護非電氣量：瓦斯保護，過熱保護等。

正常運行時：

-----負荷功率因數(shù)角線路正方向發(fā)生三相短路：-----線路阻抗角反方向發(fā)生三相短路：

——

過電流保護

——

低電壓保護

——

阻抗（距離）保護

——縱聯(lián)差動保護(高頻、微波、光纖)

——零序或負序分量保護

——

瓦斯保護、過熱保護等短路的主要特征歸納：1）電流增大2）電壓降低3）阻抗減小4）兩側(cè)電流大小和相位的差別

5）不對稱分量出現(xiàn)6）非電氣量1.2.1基本原理1、過電流保護：Id↑2、低電壓保護：U↓3、功率方向電流保護：功率方向電流大小4、距離保護：X=U/I

正常→X大（U=Ue，I=If）

故障→X?。║↓，Id↑）5、差動保護：電流相位電流大小6、高頻保護：利用高頻信號監(jiān)測各電氣量情況1.2.1基本原理原則上說：只要找出正常運行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的變化特征（差別），即可找出一種原理，且差別越明顯，保護性能越好。繼電保護基本原理是利用被保護線路或設(shè)備故障前后某些變化的物理量為信息量，當(dāng)信息量達到一定值時，起動邏輯環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的命令。（1）利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別1）過電流保護反應(yīng)電流增大而動作的保護稱為過電流保護。

保護1和保護2都能反應(yīng)(測量)到這個電流，保護2首先動作于斷路器QF2跳閘。122）低電壓保護反應(yīng)電壓降低而動作的保護稱為低電壓保護。3）距離保護反應(yīng)阻抗下降而動作的保護稱為距離保護，也稱低阻抗保護。12正常運行或外部發(fā)生短路故障時:保護區(qū)內(nèi)部短路時：（2）利用比較兩側(cè)的電流相位

利用被保護線路兩側(cè)電流相位，可構(gòu)成縱差保護、相差高頻保護、方向保護等。特點接地短路時，將出現(xiàn)零序分量；發(fā)生短路時，正序分量將出現(xiàn)突變。不對稱短路時，將出現(xiàn)負序分量；（3）反應(yīng)序分量或突變量是否出現(xiàn)

可以根據(jù)是否出現(xiàn)負序、零序分量構(gòu)成序分量保護；根據(jù)正序突變量構(gòu)成對稱、不對稱短路保護。反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障時所產(chǎn)生的瓦斯氣體，構(gòu)成瓦斯保護；反應(yīng)繞組溫度升高而構(gòu)成過負荷保護等。（4）反應(yīng)非電量保護（1）利用基本電氣參數(shù)量的區(qū)別（2）利用比較兩側(cè)的電流相位（3）反應(yīng)序分量或突變量是否出現(xiàn)（4）反應(yīng)非電量保護1.2.2繼電保護裝置的構(gòu)成測量比較元件邏輯判斷元件執(zhí)行輸出元件相應(yīng)輸入量跳閘或信號測量從被保護對象輸入的有關(guān)物理量（如電流、電壓、阻抗、功率方向等），并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護是否應(yīng)該啟動。

根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。常用邏輯回路有：或、與、非、延時啟動、延時返回、記憶等。

根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護裝置所擔(dān)負的任務(wù)。如：故障時,動作于跳閘并發(fā)出信號；不正常運行時,發(fā)出信號；正常運行時,不動作等。

繼電保護系統(tǒng)的構(gòu)成62/55

斷路器

電流互感器電流繼電器中間繼電器信號繼電器時間繼電器

繼電保護的工作回路示意圖：包括TV、TA、二次電纜、保護裝置、信號設(shè)備、工作電源等。1.2.4繼電保護的分類按被保護的對象分類

輸電線路保護、發(fā)電機保護、變壓器保護、母線保護等

按保護原理分類

電流保護、電壓保護、距離保護、差動保護、方向保護、零序保護等

按保護所反應(yīng)故障類型分類

相間短路保護、接地故障保護、匝間短路保護、失步保護、失磁保護等按繼電保護裝置的實現(xiàn)技術(shù)分類

機電型保護（如電磁型保護和感應(yīng)型保護）、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等1.2.4繼電保護的分類1.2.4繼電保護的分類按繼電保護測量值與整定值的關(guān)系分類過量保護（測量值≥整定值時動作）欠量保護（測量值≤整定值時動作）主保護：反映被保護元件本身的故障，并以盡可能短的時限切除故障的保護。按保護所起的作用分類

主保護、后備保護、輔助保護等1.2.4繼電保護的分類后備保護：主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護。又分為遠后備保護和近后備保護。按保護所起的作用分類

主保護、后備保護、輔助保護等近后備保護：在本元件處裝設(shè)兩套保護，當(dāng)主保護拒動時，由本元件的另一套保護動作。遠后備保護：當(dāng)主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。

1.2.4繼電保護的分類按保護所起的作用分類

主保護、后備保護、輔助保護等輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當(dāng)主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護1.2.4繼電保護的分類

按保護對象：發(fā)電機保護、變壓器保護、母線保護等。按動作結(jié)果：短路故障保護、異常運行保護。按保護基本工作原理：常規(guī)保護（反應(yīng)穩(wěn)態(tài)量）、新原理保護（反應(yīng)暫態(tài)量）。按保護動作原理：機電型保護、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護、微機型保護等。短路保護按其功能的不同有主保護、后備保護、輔助保護，后備保護又有遠后備保護和近后備保護之分。繼電保護的分類1.2.5電力系統(tǒng)繼電保護的工作配合保護范圍劃分的基本原則是任一個元件的故障都能可靠地被切除且造成的停電范圍最小。保護區(qū)間的重疊是為了保證任意處的故障都置于保護區(qū)內(nèi)，同時重疊區(qū)越小越好。（預(yù)設(shè)范圍，不能遺漏）1.2.5電力系統(tǒng)繼電保護的工作配合低壓母線保護區(qū)變壓器保護區(qū)高壓母線I保護區(qū)線路保護區(qū)發(fā)電機保護區(qū)高壓母線II保護區(qū)高壓母線保護區(qū)

繼電保護裝置的分類繼電保護裝置按保護對象分按保護原理分按故障類型分按保護技術(shù)分按保護作用分輸電線路保護發(fā)電機保護變壓器保護電動機保護母線保護機電型保護整流型保護晶體管型保護集成電路型保護微機保護電流保護電壓保護距離保護差動保護方向保護零序保護主保護后備保護輔助保護相間短路保護接地故障保護匝間短路保護斷線保護失步保護失磁保護及過激磁保護1.3對繼電保護的基本要求對動作于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求：

選擇性、速動性、靈敏性、可靠性，

即保護的“四性”。

1.3對繼電保護的基本要求

幾個位置的稱謂討論保護1——>就以保護1為基準本線路下一條線路(相鄰線路)背后線路討論保護1——>就以保護1為基準(本線)末端短路相鄰線出口短路相鄰線末端短路反方向短路討論保護1——>就以保護1為基準1.3.1可靠性

可靠性是指發(fā)生了屬于它該動作的故障，它能可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（簡稱拒動）；而在不該動作時，它能可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（簡稱誤動）。

可靠性是評價繼電保護性能的主要指標：

該指標除了不反映速動性之外，在很大程度上反映了可靠性、靈敏性、選擇性。1.3.1可靠性

影響可靠性的因素

內(nèi)在的：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、制造工藝水平內(nèi)外接線簡明觸點多少等外在的：運行維護水平調(diào)試是否正確正確安裝等

提高不誤動的安全措施與提高不拒動的信賴性往往也是矛盾的。特殊情況下，側(cè)重點可以有所不同。

1）電網(wǎng)聯(lián)系緊密，系統(tǒng)備用容量充足，保護誤動對系統(tǒng)影響較小；若保護拒動將會造成設(shè)備損壞或系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞，此時更應(yīng)強調(diào)保護的不拒動（可信賴性）；

2）系統(tǒng)聯(lián)系較弱，保護誤動將會帶來嚴重后果時，更應(yīng)強調(diào)保護的不誤動（安全性）。1.3.1可靠性

1.3.1可靠性

提高可靠性的辦法

選用適當(dāng)?shù)谋Ｗo原理，在盡可能的情況下盡量簡化接線，減少元器件的數(shù)量和觸點的數(shù)量。提高保護裝置所選用的器件質(zhì)量和工藝水平，并有必要的抗干擾措施。提高保護裝置安裝和調(diào)試的質(zhì)量，并加強維護和管理。采取保護裝置多重化。1.3.2選擇性選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當(dāng)d1點短路時，保護1、2動→跳1DL、2DL有選擇性12345678ABCD選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當(dāng)d2點短路時，保護5、6動→跳5DL、6DL有選擇性1.3.2選擇性12345678ABCD選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當(dāng)d3點短路時，保護7、8動→跳7DL、8DL有選擇性1.3.2選擇性12345678ABCD選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

例：

當(dāng)d3點短路時，若保護7拒動或7DL拒動，保護5動（遠后備）→跳5DL有選擇性

1.3.2選擇性12345678ABCD選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。

當(dāng)d3點短路時，若保護7正確動作和7DL跳閘，保護5動→跳5DL，則越級跳閘（非選擇性）

例：

停電1.3.2選擇性小結(jié)： 選擇性就是故障點在區(qū)內(nèi)就動作，區(qū)外就不動作。當(dāng)主保護未動作時，由近后備或遠后備切除故障，使停電面積最小。因遠后備保護比較完善（對保護裝置、DL、二次回路和直流電源等故障所引起的拒絕動作均起后備作用）且實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，應(yīng)優(yōu)先采用。1.3.2選擇性1.3.3速動性

作用于斷路器跳閘的保護都要求動作迅速。其主要原因如下：①可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；②減少用戶在低電壓下工作的時間；③減少故障元件的損壞程度；④避免故障進一步擴大。

故障切除時間：tpr-保護動作時間tQF-斷路器動作時間最快1.3.3速動性

快速保護：斷路器：最快1.3.4靈敏性

靈敏性是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)，對故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Ksen。

①對反應(yīng)于數(shù)值上升而動作的過量保護（如電流保護）

其中故障參數(shù)的最小、最大計算值是根據(jù)實際可能的最不利運行方式、故障類型和短路點來計算的。反應(yīng)范圍≥

設(shè)定的保護范圍——>有靈敏性

指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。1.3.4靈敏性

靈敏性是指在規(guī)定的保護范圍內(nèi)，對故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量，并表示為Ksen。

②對反應(yīng)數(shù)值下降而動作的欠量保護（如低電壓保護）其中故障參數(shù)的最小、最大計算值是根據(jù)實際可能的最不利運行方式、故障類型和短路點來計算的。1.3.4靈敏性

在GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中，對各類保護的靈敏系數(shù)的要求都作出了具體規(guī)定，一般要求靈敏系數(shù)在1.2～2之間。95被保護的電氣設(shè)備繼電保護裝置類型最低靈敏度Sp

變壓器、線路等所有電氣設(shè)備過電流保護5（如滿足此要求將使保護復(fù)雜時，靈敏度可降為1.25）電流速斷保護2.0后備保護1.2（如滿足此要求將使保護過分復(fù)雜或在技術(shù)上難以實現(xiàn)時，可僅按常見的運行方式和故障類型校驗靈敏度）變壓器縱聯(lián)差動保護2.03～10kV電纜線路中性點不直接接地電力網(wǎng)中的零序電流保護1.253～10kV架空線路1.50表電流繼電保護裝置靈敏度上述四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全課程的一個基本線索。在它們之間既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。例如強調(diào)快速性時，有時會影響可靠性、選擇性和靈敏性，強調(diào)選擇性時又會影響快速性和靈敏性。

繼電保護的科學(xué)研究、設(shè)計、制造和運行的絕大部分工作是圍繞著如何處理好這四個基本要求之間的辨證統(tǒng)一關(guān)系而進行的?！八男浴笔欠治龊脱芯坷^電保護的基礎(chǔ)。對四性中的每一項要求都應(yīng)當(dāng)有度，應(yīng)以滿足電力系統(tǒng)的安全運行為準則，不應(yīng)片面強調(diào)某一項而忽視另一項，否則會帶來不良的影響。

“四性”歸納：

1、選擇性——讓最靠近短路點的斷路器跳閘。

2、速動性——盡量快。

3、靈敏性——有足夠的故障反應(yīng)能力。

4、可靠性——不誤動、不拒動。1.4繼電保護發(fā)展簡史

繼電保護的發(fā)展簡史繼電保護原理——隨電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷發(fā)展。繼電保護裝置——隨著構(gòu)成繼電器的元器件制造技術(shù)發(fā)展而變化。構(gòu)成繼電保護原理的兩個基本要求：1.正確區(qū)分正常運行和事故運行態(tài)；2.正確判斷故障地點或發(fā)生不正常運行的設(shè)備;1、繼電保護硬件發(fā)展第一代靜態(tài)保護第二代靜態(tài)保護電磁型機電型晶體管型保護集成電路型保護第三代靜態(tài)保護1901年發(fā)明70年代80年代后微機保護1960年發(fā)明1970年發(fā)明1972年發(fā)明90后大量應(yīng)用原理發(fā)展1901年

1908年

1910年

1920年

1927年

過電流保護差動保護方向電流保護距離保護高頻保護微波保護行波保護原理發(fā)展微機化網(wǎng)絡(luò)化智能化保護、控制、測量、通信一體化微機型機電型(電磁型、感應(yīng)型）整流型60年代晶體管型50年代70年代80年代集成電路型90年代裝置發(fā)展50年代

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